基于異步占空比和網(wǎng)絡(luò)編碼的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless sensor networks,WSNs)在陸地上得到了廣泛應(yīng)用，由于地球70％的部分由海洋覆蓋，以及海洋技術(shù)和軍事上的需求，以聲波為傳輸媒介的水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Underwater sensoracousticnetworks,UWSNs)也越來越受到人們的重視。但與傳統(tǒng)的陸地傳感器網(wǎng)絡(luò)相比，UWSNs在數(shù)據(jù)送達(dá)率、帶寬利用率以及網(wǎng)絡(luò)能量消耗方面存在諸多問題。為了解決UWSNs能量消耗過高的問題，許

2、多研究者提出了基于占空比（如周期性睡眠喚醒）機(jī)制的MAC協(xié)議，通過周期性的睡眠喚醒來避免節(jié)點(diǎn)的空閑監(jiān)聽，進(jìn)而降低整個網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，但占空比機(jī)制會導(dǎo)致帶寬利用率降低，進(jìn)而降低網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)送達(dá)率(Packet Delivery Rate,PDR)。
　　針對上述問題，本文提出一種基于異步占空比和網(wǎng)絡(luò)編碼的水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議(Asynchronous Duty CyclewithNetwork Coding MAC,ADCNC

3、-MAC)，本協(xié)議包含初始化MAC協(xié)議階段和數(shù)據(jù)傳輸階段。在初始化MAC協(xié)議階段，通過異步占空比技術(shù)確定每對節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)的約定時間，根據(jù)約定時間，每對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行周期性睡眠和喚醒來收發(fā)數(shù)據(jù)，有效減少了節(jié)點(diǎn)的空閑監(jiān)聽，降低能量消耗；同時提出一種編碼節(jié)點(diǎn)選擇算法，確定網(wǎng)絡(luò)編碼層內(nèi)編碼節(jié)點(diǎn)的數(shù)量以及節(jié)點(diǎn)的分布，避免編碼節(jié)點(diǎn)過多導(dǎo)致對整個網(wǎng)絡(luò)性能的降低。在數(shù)據(jù)傳輸階段，根據(jù)初始化階段確定的策略進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，普通節(jié)點(diǎn)只轉(zhuǎn)發(fā)接收的數(shù)據(jù)，而編碼節(jié)